DE69200022T2

DE69200022T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Granulaten mittels Wirbelbett-Technik.

Info

Publication number: DE69200022T2
Application number: DE69200022T
Authority: DE
Inventors: Paul Thuering
Original assignee: THUERING SARL
Current assignee: THUERING SARL
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2012-03-06
Also published as: DE69200022D1; EP0505228B1; EP0505228A1; ES2048605T3; ATE97341T1; FR2674145A1; FR2674145B1

Description

Die Erfindung betrifft ein sogenanntes THÜRING-INCRO Verfahran zur Herstellung von Granulat sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ziel der Erfindung ist insbesondere, ein Verfahren zur Herstellung von Granulat mit einer in einem gewünschten Granulometrieintervall liegenden Größe, handelsfähige Größe genannt, aus Ausgangspartikeln kleinerer Größe durch Ablagerung von aufeinanderfolgenden Schichten einer Substanz, die dieselbe wie die die Ausgangspartikel bildende Substanz oder eine andere sein kann.
Die Ablagerung der erforderlichen Schichten auf den Ausgangspartikeln wird vorgenommen, indem auf sie eine Substanz aufgestäubt wird, die in geschmolzenem Zustand oder in Form einer Lösung oder einer Dispersion in einem flüssigem Medium wie Wasser sein kann. Die Ausgangspartikel können außerhalb der eigentlichen Granuliervorrichtung beispielsweise aus einem Teil der Granulate handelsfähiger Größe oder aus in dem Verfahren hergestellten zu großen Granulaten erzeugt werden, die zerkleinert und gesiebt werden, um Ausgangspartikel geeigneter Größe zu erhalten. Natürlich muß man anfangs über eine gewisse Menge von Ausgangspartikeln verfügen, um den Produktionsprozeß initiieren zu können.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Granulaten von verkaufsfähiger Größe aus Ausgangspartikeln von aufeinanderfolgenden Schichten einer Vergrößerungssubstanz, die aus einer Substanz in geschmolzenem Zustand, im Lösungszustand oder im Dispersionszustand ausgewählt ist, das dadurch gekennzeichnet ist,
a) daß ein Wirbelbett von Ausgangspartikeln erzeugt wird, das eine an einem Ende des Wirbelbetts gelegene Zone zur Speisung mit Ausgangspartikeln und eine am anderen Ende des Wirbelbetts gelegene Granulatabfuhrzone besitzt, wobei dieses Wirbelbett seitlich geneigt ist, so daß Ausgangspartikel vom oberen Teil des Wirbelbettes zum unteren Teil und von dort in eine an den unteren Teil des Wirbelbetts angrenzende Mulde abfließen,
b) daß ein Bunker zur Aufnahme der Granulate vorgesehen wird, der an den oberen Teil des Wirbelbetts angrenzt, jedoch von diesem, außer an der Stelle der Abfuhrzone, durch eine Sperrwand von geeigneter Höhe getrennt ist,
c) daß die in die Wanne fallenden Ausgangspartikel in Richtung auf die Sperrwand geschleudert werden, indem man sie eine Zone der Zerstäubung der Vergrößerungssubstanz durchqueren läßt, wobei die mit der zerstäubten Substanz beschichteten Ausgangspartikel auf den oberen Teil des Wirbelbetts fallen,
d) daß die auf die Ausgangspartikel durch Zerstäubung aufgebrachte Substanz durch Verfestigung der Substanz im geschmolzenen Zustand oder durch Kristallisierung der gelösten Substanz und/oder durch Beseitigung des flüssigen Mediums der auf diese Ausgangspartikel aufgebrachten Substanz im Lösungs- oder Dispersionszustand in eine feste Schicht umgewandelt wird, während die Ausgangspartikel vom oberen Teil des Wirbelbetts auf die Mulde zu strömen, indem zur Fluidisierung des Betts je nach Fall Kaltluft oder Heißluft verwendet wird, und daß die entstandenen, in die Mulde fallenden Granulate geschleudert werden, indem sie in Richtung auf die Abfuhrzone vorbewegt werden, wobei die Schleudergeschwindigkeit und die Schleuderrichtung so gewählt sind, daß die Granulate, die die verkaufsfähige Größe erreicht haben, zu ihrem größten Teil über die Sperrwand gelangen, um in den Bunker zu fallen, und daß die feineren Granulate zu ihrem größten Teil die Zerstäubungszone durchqueren und auf das Wirbelbett zurückfallen,
e) daß der Schritt d) an den nach jedem Schleudern auf das Wirbelbett herabfallenden Granulaten zahlreiche Male wiederholt wird,
f) daß die Granulate, die in den vorhergehenden Schritten die Sperrwand nicht passiert haben, über die Abfuhrzone des Wirbelbetts in den Bunker durchgelassen werden und
g) daß die während der Schritte d), e) oder f) im Bunker aufgenommenen Granulate einer Siebung unterzogen werden, um die Granulate mit verkaufsfähiger Größe von den anderen zu trennen.
Wenn die zerstäubte Vergrößerungssubstanz eine Substanz in geschmolzenem Zustand ist, erzeugt man das Wirbelbett mit Hilfe von Luft mit Raumtemperatur oder etwas darüber, um abzukühlen und auf diese Weise die Verfestigung dieser Substanz auf den in Bildung begriffenen Ausgangspartikeln oder Granulaten zu bewirken.
Wenn die Vergrößerungssubstanz die Form einer heißen oder kalten nicht gesättigten, gesättigten oder übersättigten Lösung einer kristallisierbaren Substanz bei einer bestimmten bekannten Temperatur hat, kann man die Kristallisierung dieser Substanz auf den Ausgangspartikeln durch Abdampfen des Lösungsmittels der heißen oder kalten, auf die Ausgangspartikel aufgebrachten Lösung bewirken, indem man zur Bildung des Wirbelbettes heiße Luft verwendet, deren Temperatur jedoch unter der Kristallisierungstemperatur dieser Substanz im wasserfreien Zustand liegt und die gleichzeitig die Verdampfung des Lösungsmittels und die Kristallisierung der Substanz bewirkt.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Granulaten von verkaufsfähiger Größe aus Ausgangspartikeln kleinerer Größe durch Ablagerung auf diesen Ausgangspartikeln von aufeinanderfolgenden Schichten einer Vergrößerungssubstanz, die aus einer Substanz im geschmolzenen Zustand, im Lösungszustand oder im Dispersionszustand ausgewählt ist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie besitzt:
- einen Behälter, der in seinem oberen Teil mit einem Abzug versehen ist und in dem vorgesehen sind:
- eine Einheit zur Bildung eines Wirbelbetts von zu granulierenden Ausgangspartikeln und in Herstellung begriffenen Granulaten, die eine perforierte, seitlich geneigte Sohle und eine unter dieser Sohle gelegene Kammer umfaßt, die mit kalter oder heißer Luft unter Druck gespeist ist,
- eine an den unteren Teil der Sohle angrenzende Mulde zur Aufnahme der vom Wirbelbett herabfallenden Ausgangspartikel oder Granulate,
- ein Bunker zur Aufnahme der Granulate, der längs des oberen Teils der geneigten Sohle angeordnet ist,
- wobei diese Einheit, diese Mulde und dieser Bunker den ganzen unteren Teil des Behälters einnehmen,
- eine Rinne zur Speisung mit zu granulierenden Ausgangspartikeln, die an einem Ende der perforierten Sohle vorgesehen ist,
- eine Sperrwand geeigneter Höhe, die zwischen dem oberen Teil der perforierten Sohle und dem Bunker vorgesehen ist und in Nähe des der Rinne entgegengesetzten Endes der perforierten Sohle unterbrochen ist,
- ein Rohr zur Zerstäubung der Vergrößerungssubstanz, dessen Düsen auf den oberen Teil der perforierten Sohle zu gerichtet sind und das unter dem Scheitel der Sperrwand angeordnet ist,
- Mittel zum Schleudern der in die Mulde fallenden Ausgangspartikel oder Granulate, wobei die Schleuderkraft und die Schleuderrichtung so gewählt sind, daß die Granulate, die die verkaufsfähige Größe erreicht haben, zu ihrem größten Teil über die Sperrwand gelangen, um in den Bunker zu fallen, und daß die kleineren Granulate zu ihrem größten Teil in die Zerstäubungszone des Zerstäubungsrohrs gelangen und auf das Wirbelbett zurückfallen, wobei sie sich in Richtung auf die Abfuhrzone vorbewegen, und
- Mittel zum Sieben der vom Bunker aufgenommenen Granulate zum Zweck der Trennung der Granulate mit verkaufsfähiger Größe von den anderen.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform bestehen die Schleudermittel, die gleichzeitig die Vorbewegung der Granulate in der Granuliervorrichtung bewirken, aus einer rotierenden Einheit, die aus mehreren Gruppen von verschwenkbaren Ablenkschaufeln gebildet ist, die von einer Welle mit verstellbarer Drehgeschwindigkeit getragen sind, wobei die Einheit senkrecht über der Mulde und so angeordnet ist, daß die Enden der Schaufeln während der Drehung der Welle in die Nähe der Wand der Mulde gelangen.
Der Neigungswinkel der perforierten Sohle wird in Abhängigkeit von der Dichte der herzustellenden Granulate gewählt. Ein Beispiel beträgt dieser Neigungswinkel typischerweise 2 bis 10º, wobei die größten Winkel sich für Granulate hoher Dichte und die kleinsten Winkel für Granulate geringer Dichte eignen. Im Rahmen der Erfindung ist auch die Verwendung einer Sohle mit verstellbarer Neigung möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ferner in vorteilhafter Weise eine oder mehrere der folgenden Merkmale:
- einen Förderer zur Abfuhr der Granulate aus dem Behälter, der im unteren Teil der Mulde vorgesehen ist und die Abfuhr der Granulate, die hier auftreten können, aus der Kammer gestattet, wenn beispielsweise der herzustellende Granulattyp geändert werden soll,
- die Kammer besitzt eine Tür, über die ihr Inneres zugänglich ist, zur Erleichterung ihrer Wartung,
- die Kammer besitzt Zugangsklappen zum Zerstäubungsrohr, um beispielsweise die Reinigung von verstopften Zerstäubungsdüsen zu erleichtern,
- auf den inneren Teilen der Kammer sind abnehmbare Platten vorgesehen, die mit den Granulaten in Kontakt sein können, um die Reinigung der Kammer zu erleichtern,
- dem Bunker sind Einrichtungen zur Beförderung der Granulate zugeordnet, um diese zu den Siebeinrichtungen zu befördern.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung durch gewisse Zusatzanlagen ergänzt werden, wie im nachstehenden bei einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform beschrieben wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung eignet sich insbesondere zur Durchführung folgender Arbeiten:
- die Granulierung von geschmolzenen Elementen, Salzen und Produkten, wie beispielsweise Harnstoff, Schwefel, Ammoniumnitrat, Calciumnitrat, Natriumkarbonat usw.,
- die Granulierung von Lösungen oder Schlämmen, die mit anorganischen oder organischen Produkten chargiert sind, wie beispielsweise gesättigte oder ungesättigte Lösungen von Zucker, Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphaten, binären oder ternären Düngern,
- die Vergrößerung von bestehenden Granulaten mit Hilfe einer Lösung oder eines Schlamms derselben Zusammensetzung, wie beispielsweise die Vergrößerung von Harnstoffgranulat, Nitratgranulat, usw.
- die Abrundung von zerbrochenen Produkten wie Körner, die aus einem Verdichtungsverfahren erhalten werden, durch einen Schlamm, der aus in Entstäubungsanlagen gewonnenem Staub hergestellt wird,
- die kontinuierliche Verkapselung von bestehenden Körnern oder Partikeln mit einem Schlamm oder einer Lösung anderer Art, wie beispielsweise die Verkapselung von Harnstoff in Schwefel, die Verkapselung von PK-Dünger in Harnstoff oder einem Nitrat, die Verkapselung von Nüssen oder Mandeln in Schokolade usw. ....
Das Verfahren und/oder die Vorrichtung der Erfindung bieten die folgenden Vorteile:
- Möglichkeit der Abfuhr der aus dem Wirbelbett austretenden Luft ohne Änderung ihrer Richtung, um die Vorbewegung der Granulate nicht zu stören,
- Möglichkeit der Abfuhr der Luft mit niedrigen Geschwindigkeiten um die zu kleinen Partikel nicht mitzunehmen,
- die Möglichkeit, an allen Punkten der Granuliervorrichtung die Abfuhr der Granulate vorzunehmen, die die handelsfähige Größe erreicht haben,
- die Möglichkeit des Zugangs zu den Vorrichtungen zur Zerstäubung der Vergrößerungssubstanz von außen, ohne die Granuliervorrichtung betreten zu müssen,
- die Möglichkeit der Leerung der Granuliervorrichtung in wenigen Minuten,
- die Möglichkeit der Wartung der Sohle des Wirbelbettes, in dem man die Granuliervorrichtung stehend in einer normalen angenehmen Haltung betritt.
Die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen dient zum besseren Verständnis der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und Zusatzanlagen und
Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II von Figur 1 durch die Vorrichtung von Figur 1 ohne die Zusatzanlagen.
Die dargestellte Vorrichtung umfaßt:
- eine Kammer 1, die in ihrem oberen Teil mit einem Abzug 2 versehen ist und in der vorgesehen sind:
- eine Einheit zur Wirbelbettbildung, bestehend aus einer seitlich geneigten, perforierten Sohle 3 und einer unter dieser Sohle angeordneten Kammer 4, die mit kalter (das heißt mit Raumtemperatur) oder warmer Luft unter Druck gespeist werden kann,
- eine an den unteren Teil 3a der Sohle angrenzende Mulde 6,
- ein längs des oberen Teils 3b der Sohle angeordneter Bunker 7,
wobei diese Einheit, diese Mulde und dieser Bunker den ganzen unteren Teil des Behälters einnehmen,
- eine Rinne 8 zur Speisung mit an einem Ende der Sohle angeordneten Ausgangspartikeln,
- eine Sperrwand 9 geeigneter Höhe, die gegebenenfalls verstellbar ist und zwischen dem oberen Teil 3b der Sohle und dem Bunker vorgesehen ist und bei 10 in Nähe des der Rinne entgegengesetzten Endes der Sohle unterbrochen ist, wobei diese Sperrwand aus einer Wand 11 und einer Kappe 12 besteht,
- ein zwischen der Wand 11 und der Kappe 12 angeordnetes Zerstäubungsrohr 13, dessen Düsen 14 auf den oberen Teil 3b der Sohle zu gerichtet sind,
- eine mit regelbarer Drehgeschwindigkeit rotierende Einheit 15, die eine Welle 16, auf der mehrere Kuppen von Ablenkschaufeln 18 montiert sind, besitzt und die senkrecht über der Mulde 6 und so angeordnet ist, daß die Enden der Schaufeln während der Drehung der Welle in die Nähe der Wand der Mulde gelangen,
- ein im unteren Teil der Mulde 6 vorgesehener Förderer 19,
- ein im unteren Teil des Bunkers 7 vorgesehener Förderer 20 zur Beförderung der in den Bunker herabgefallenen Granulate zu einer Siebanlage,
- eine Tür 21, für den Zugang in die Kammer,
- Klappen 22 für den Zugang zum Zerstäubungsrohr.
Die Vorrichtung besitzt ferner folgende Organe:
- einen mit der Atmosphäre oder mit einer Heißluftquelle (nicht dargestellt) verbundenen Ventilator 23 zur Speisung der Kammer 4 mit Druckluft,
- einen Förderer 24, auf den die Förderer 19 und 20 die von ihnen transportierten Granulate schütten,
- eine Hebevorrichtung 25, die die vom Förderer 24 beförderten Granulate aufnimmt und sie zu einem Sieb 26 befördert,
- ein Sieb 26 mit drei übereinander angeordneten Siebeinsätzen 27, 28 und 29, wobei der erste Siebeinsatz 27 die Granulate zurückhält, deren Größe über der gewünschten handelsfähigen Größe liegt, der zweite Siebeinsatz 28 die Granulate handelsfähiger Größe zurückhält und der dritte Siebeinsatz 29 die Granulate zurückhält, deren Größe kleiner als die handelsfähige Größe, jedoch größer als eine bestimmte Mindestgröße ist,
- eine Zerkleinerungsvorrichtung 30, deren zerkleinertes Produkt auf den Förderer 24 geschüttet wird,
- einen Verweilbehälter 31, dessen Inhalt gewünschtenfalls auf den Förderer 24 geschüttet werden kann,
- eine Leitung 32 zur Beförderung der vom Siebeinsatz 27 zurückgewiesenen Granulate zur Zerkleinerungsvorrichtung 30,
- eine Leitung 33, die die Beförderung der vom Sieb 28 zurückgewiesenen Granulate handelsfähiger Größe über ein Dreiwegeventil 34 entweder zu einer Endbearbeitungs- oder Verpackungsanlage (nicht dargestellt) oder zur Zerkleinerungsvorrichtung 30 gestattet,
- eine Leitung 35 zur Beförderung der vom Sieb 29 zurückgewiesenen Granulate, deren Größe kleiner als die handelsfähige Größe, jedoch größer als eine bestimmte Mindestgröße ist, zu einem Förderer 36 mit umkehrbarer Laufrichtung, der die Beförderung dieser Granulate entweder in die Rinne 8 zur Rezyklierung als Ausgangspartikel oder zu einem Verweilbehälter 31 gestattet,
- ein mit dem Abzug 2 verbundener Abzugsventilator 37 zum Abziehen der Luft aus der Kammer 1 über einen Zyklon 38, der die Trennung der Luft vom mitgenommenen Staub gestattet,
- eine Leitung 39 zur Abfuhr des im Zyklon abgetrennten Staubs und
- eine die Basis des Siebs 26 mit der Leitung 38 verbindende Leitung 40 um die Feinanteile, die das Sieb 29 durchquert haben, mit dem vom Zyklon kommenden Staub zu vereinigen und diese beispielsweise in den Behälter zur Herstellung der Vergrößerungssubstanz abzuführen.
Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung wird nun anhand der Bildung von Granulat durch Zerstäubung einer Vergrößerungssubstanz beschrieben, die aus einer heißen Lösung einer auf den Ausgangspartikeln kristallierbaren Substanz besteht, wobei die Kristallisierung der Substanz auf den Ausgangspartikeln sich gleichzeitig durch die Abkühlung der auf die Ausgangspartikel aufgebrachten Lösung und durch die Abdampfung des Lösungsmittels ergibt. Mit "Ausgangspartikeln" werden sowohl die Ausgangspartikel bezeichnet, auf denen sich noch keine Vergrößerungssubstanz abgelagert hat, als auch das aus der Granuliervorrichtung austretende und zur Vorrichtung rezyklierte Granulat, dessen Größe kleiner als die handelsfähige Größe ist.
Das Anlaufen der Granuliervorgangs erfordert an erster Stelle die Umwälzung von Anfangsausgangspartikeln zum Füllen des Kreislaufs und die Bildung eines Wirbelbetts dieser Ausgangspartikel auf der Sohle mit Hilfe von Druckluft und einer Temperatur, die unter der Temperatur der heißen Lösung der kristallisierbaren Vergrößerungssubstanz liegt, um auf diese eine die Rekristallisierung begünstigende Kühlwirkung auszuüben, wenn sie durch Zerstäubung auf die Ausgangspartikel aufgebracht wird, jedoch trotzdem relativ hoch ist, um die Verdampfung des Lösungsmittels (Wasser) dieser heißen Lösung zu begünstigen. Diese Ausgangspartikel können beispielsweise von der Gewinnung von Ausgangspartikeln einer vorhergehenden Herstellung stammen oder können aus Granulat mit handelsfähiger Größe oder darüber durch Zerkleinern in der Zerkleinerungsvorrichtung 30 und sieben im Sieb 26 der Anlage hergestellt werden (die Ausgangspartikel sind die vom Siebeinsatz 29 zurückgewiesenen Granulate). Die Korngröße der Ausgangspartikel wird in Abhängigkeit von der gewünschten Korngröße der Granulate mit handelfähiger Größe gewählt. Bei Granulaten mit einer handelsfähigen Größe von 3 bis 5 mm können die Ausgangspartikel beispielsweise eine Korngröße von 0,8 bis 3 mm haben. Die Ausgangspartikel von weniger als 0,8 mm lassen sich schlecht vergrößern und können den Granuliervorgang stören. Sie werden deshalb über die Leitung 40 abgeführt und in der nicht dargestellten Anlage zur Herstellung der zu zerstäubenden Lösung wieder in Lösung gebracht.
Der Anteil in die Rinne 8 eingebrachter Ausgangspartikel muß konstant und regelmäßig sein. Wenn die aus der Granuliervorrichtung austretenden Granulate zu reich an Granulaten mit handelsfähiger Größe wären und der Anteil an aus der Vorrichtung austretenden Ausgangspartikeln deshalb nicht ausreichen würde, um von selbst die Speisung der Vorrichtung mit Ausgangspartikeln zu gewährleisten, wäre es erforderlich, solche künstlich zu erzeugen, indem ein Teil der Granulate handelsfähiger Größe durch Betätigung des Ventils 34 entnommen wird, um sie zum Zweck der Zerkleinerung zur Zerkleinerungsvorrichtung 30 zu befördern, wobei die zerkleinerten Produkte anschließend in 26 gesiebt werden, um die Ausgangspartikel abzutrennen, und diese gleichzeitig mit den aus der Vorrichtung austretenden Ausgangspartikeln über die Leitung 35 und den Förderer 36 zur Rinne 8 rezykliert werden.
Der Durchsatz der Speisung mit Ausgangspartikeln hängt von der durchzuführenden Herstellung ab und wird experimentell für jede Herstellung bestimmt. Die durch den Förderer 36 der Rinne 8 zugeführte Menge an Ausgangspartikeln wird kontinuierlich gewogen und, wenn nötig, auf die oben beschriebene Weise kontinuierlich durch eine automatische und regulierte Entnahme von Granulaten handelsfähiger Größe eingestellt. Wenn zuviele Ausgangspartikel zum Förderer 36 gelangen, wird seine Laufrichtung umgekehrt, damit er die Ausgangspartikel in den Verweilbunker 31 zum Zweck ihrer späteren Verwendung schüttet.
Der Durchsatz der Speisung mit Ausgangspartikeln wird durch die Rezyklierungsquote definiert, die das Gewichtsverhältnis des Gewichts der in die Vorrichtung pro Stunde eingeführten Ausgangspartikel zum Gewicht der pro Stunde auf diese Ausgangspartikel aufgestäubten Vergrößerungssubstanz ist. Beispielsweise kann man eine Rezyklierungsquote von 0,8 bis 1 für die Bildung von Granulat aus einer heißen wässrigen Ammoniumnitratlösung zu 98-99 Gewichts-% oder einer wässrigen Harnstofflösung zu 99,6 Gewichts-% und eine Rezyklierungsquote von 3 bis 5 für die Bildung von Granulat aus einer wässrigen Lösung eines Salzes zu 50 Gewichts-% nehmen.
Sobald der Kreislauf der Vorrichtung mit Ausgangspartikeln in der gewünschten Rezyklierungsquote gefüllt ist, kann man mit der Zerstäubung der Vergrößerungssubstanz durch das Zerstäubungsrohr 13 beginnen. Der Zerstäubungsdurchsatz wird in einem Zeitraum von etwa 15 bis 30 Minuten allmählich auf die Nennquote gebracht. Die von der Sohle in die Mulde 6 fallenden Ausgangspartikel werden von den Schaufeln 18 aufgenommen und in Richtung auf die Sperrwand 9 mit einer Geschwindigkeit und damit in einer Bewegungsbahn geschleudert, die von der Drehgeschwindigkeit der Welle 16 abhängen. Durch eine geeignete Einstellung der Drehgeschwindigkeit der Welle 16 kann man erreichen, daß die Ausgangspartikel und/oder die in Bildung begriffenen Granulate, deren Größe kleiner als die gewünschte verkaufsfähige Größe ist, sich in einer solchen Bahn bewegen, daß sie zu ihrem größten Teil an die Sperrwand 9 anstoßen und, bevor sie auf das Wirbelbett zurückfallen, die durch die Düsen des Rohrs 13 zerstäubte Vergrößerungssubstanz erhalten, während die Granulate, die die gewünschte handelsfähige erreicht haben, einer solchen Bahn folgen, daß sie zu ihrem größten Teil über die Sperrwand gelangen und in den Bunker 7 fallen. Die Ausgangspartikel oder Granulate, die bestäubt wurden und auf den oberen Teil des Wirbelbetts zurückfallen, werden der Einwirkung der Wirbelluft ausgesetzt, bis sie in die Mulde 6 zurückfallen, wodurch bewirkt wird, daß die erhaltene zerstäubte Substanz in Form einer festen Schicht kristallisiert. Dieser Vorgang des Schleuderns, Zerstäubens und Kristallisierens wird mehrere Male auf den in Bildung begriffenen Granulaten wiederholt, bis sie die handelsfähige Größe erreichen und durch die Schaufeln bevorzugt zu ihrem größten Teil in den Bunker befördert werden. Es ist anzumerken, daß die in Drehung versetzten Schaufeln nicht parallel zur rotierenden Welle sind, sondern mit dieser einen kleinen Winkel bilden, so daß sie die in Bildung begriffenen Granulate bei jeder Schleuderung auf die Zone vorbewegen lassen, in der die Sperrwand unterbrochen ist, so daß alle in Bildung begriffenen Granulate, die nicht über die Sperrwand ausgeworfen wurden, schließlich bei einem letzten Schleudervorgang in den Bunker geschleudert werden, wenn sie in die Endzone geschleudert werden, in der die Sperrwand unterbrochen ist.
Die in den Bunker gefallenen Granulate werden durch den Förderer 20 abgeführt, fallen vom Förderer 20 auf den Förderer 24, werden am Ende des Förderers 24 von der Hebevorrichtung 25 aufgenommen und von dieser auf das Sieb 26 mit drei übereinander angeordneten Siebeinsätzen geschüttet. Auf dem ersten Siebeinsatz 27 gewinnt man die zu großen Granulate und leitet sie über die Leitung 32 zur Zerkleinerungsvorrichtung 30, um sie in Ausgangspartikel umzuwandeln. Am Ausgang der Zerkleinerungsvorrichtung 30 werden die die Zerkleinerungsvorrichtung verlassenden Ausgangspartikel auf den Förderer 24 aufgebracht, der sie über die Hebevorrichtung 25 zum Sieb 26 zurückbringt. Auf dem zweiten Siebeinsatz 28 gewinnt man die Granulate mit handelsfähiger Größe und befördert diese über die Leitung 33 in Richtung auf ein Dreiwegeventil 34, das je nach seiner Stellung die Granulate mit handelsfähiger Größe entweder zu einer Verpackungs- oder Endbearbeitungsanlage 50 leitet, wenn die Granulate noch gewissen Behandlungen (wie beispielsweise Kühlung, ergänzende Trocknung, Endbeschichtung) unterzogen werden müssen, um die vom Endprodukt verlangten Eigenschaften zu erhalten, oder zu der Zerkleinerungsvorrichtung 30, um aus diesen Granulaten Ausgangspartikel herzustellen, wenn sich dies zum Aufrechterhalten der gewünschten Rezyklierungsquote als erforderlich herausstellt. Auf dem dritten Siebeinsatz 29 gewinnt man die Granulate, deren Größe kleiner als die handelsfähige Größe, jedoch größer als beispielsweise 1 mm sind, und die von der Zerkleinerungsvorrichtung 30 kommenden Ausgangspartikel und leitet sie über die Leitung 35 zum Förderer 36, der sie entweder als Ausgangspartikel zur Rinne 8 rezykliert oder, wenn die Rezyklierungsquote zu hoch ist, sie in den Verweilbunker 31 befördert, aus dem sie später auf den Förderer 24 geschüttet werden können, um über ein Ventil 51 rezykliert zu werden. Unter dem dritten Siebeinsatz 29 gewinnt man die Feinanteile (Partikel mit einer Größe von weniger als 1 mm beispielsweise) und befördert sie über die Leitungen 40 und 39 beispielsweise zu einem nicht dargestellten Behälter zur Herstellung der zu zerstäubenden Lösung, wo sie wieder gelöst werden.
Das Ventil 34, die Laufrichtung des Förderers 36 und das Ventil 51 können automatisch in Abhängigkeit von dem Durchsatz der zur Rinne 8 gelangenden Ausgangspartikel und der gewünschten Rezyklierungsquote gesteuert werden.
Die Luft wird im übrigen kontinuierlich aus der Kammer 1 durch den Abzug 2 durch Einwirkung des Ventilators 37 abgeführt, so daß der Luftdruck in der Kammer im wesentlichen konstant gehalten wird. Die abgezogene Luft durchquert ein Zyklon 38, um von mitgenommenem Staub befreit zu werden. Der gesammelte Staub wird wie die aus dem Sieb austretenden Feinanteile in die Leitung 39 geleitet, um im Behälter zur Herstellung der zu zerstäubenden Lösung wieder gelöst zu werden.
Wenn die Granuliervorrichtung für einen Fertigungswechsel, eine Wartung oder aus irgend einem anderen Grund geleert werden soll, wird diese Entleerung sehr einfach dadurch erreicht, daß man bei in Betrieb befindlichem Wirbelbett und bei Unterbrechung der Zerstäubung und der rotierenden Welle den am Boden der Mulde befindlichen Förderer 19 in Gang setzt und die Laufrichtung des Förderers 36 in Richtung auf den Verweilbunker 31 schaltet. Der Förderer 19 führt die Ausgangspartikel oder Granulate, die in Bildung begriffen waren, in dem Maße ab, wie sie von der Sohle in die Mulde fallen, und der Förderer 36 führt die Ausgangspartikel und die kleinen Granulate zum Verweilbunker ab, von wo aus sie wieder in Umlauf gebracht werden können, um die Herstellung später wieder aufzunehmen, oder in Säcke abgefüllt werden können, um einen Ausgangspartikelvorrat zu bilden, der für eine Wiederaufnahme der Herstellung nach derselben Rezeptur dienen soll. Während der Entleerung ist das Ventil 34 natürlich so positioniert, daß es die gegebenenfalls in der Kammer vorhandenen Granulate mit handelsfähiger Größe nach 50 abführt.
Die Tür 21 bietet außerdem einen leichten Zugang zur Kammer für die Wartung oder die Reparatur der Maschine. Die Klappen 22 ihrerseits machen die Düsen des Zerstäubungsrohrs leicht zugänglich, um eventuell ihre Reinigung zu gestatten.
Im nachstehenden werden einige Beispiele von Arbeitsbedingungen für zwei typische Granulieroperationen angegeben:

1) Granulierung von Harnstoff:

Konzentration der zerstäubten Lösung 99,3 bis 99,8 Gewichts- %
Temperatur der zerstäubten Lösung etwa 138ºC
Rezyklierungstemperatur der Ausgangspartikel 70 bis 90ºC
Temperatur der Luft des Wirbelbettes etwa 30ºC
Rezyklierungsquote 0,8 bis 1,0
Temperatur der Granulate am Austritt aus dem Sieb 80 bis 100ºC
Luftdurchsatz 1,5 bis 2,5 m³/kg Harnstoff
Feuchtigkeit des granulierten Harnstoffs < 0,2 %
Korngröße des handelsfähigen Harnstoffs:
- 3 bis 5 mm 95%
- 2 bis 3 mm maximal 5%
Härte des Korns > als 2 kg

2) Granulierung von Ammoniumsulfat aus einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration von 50 Gewichts-% (gebräuchliche Lösung der Ammoniumsulfatgewinnung in Wärmekraftwerken und elektrischen Kraftwerken):

Konzentration der zerstäubten Lösung 50 Gewichts-%
Temperatur der zerstäubten Lösung 90/100ºC
Temperatur der Rezyklierung der Ausgangspartikel 80/90ºC
Temperatur der Luft des Wirbelbetts 200/220ºC
Rezyklierungsquote 4 bis 5
Temperatur der Granulate am Austritt aus dem Sieb 80ºC
Luftdurchsatz 20 m³/kg Sulfat
Korngröße des SO&sub4; (NH&sub4;)&sub2;:
- 2,0 bis 3,5 mm 95 %
- 1, 5 bis 2 mm 5%
Härte des Korns > 1,5 kg
Feuchtigkeit < 0,25 %
Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung gestatten:
- Herstellung von sehr widerstandsfähigen Granulaten aufgrund ihrer aus aufeinanderfolgenden Schichten bestehenden Umfangsstruktur,
- Herstellung von sehr runden und glatten Granulaten,
- Möglichkeit einer automatischen Lenkung der Granulierung,
- Möglichkeit einer relativ niedrigen Rezyklierungsquote,
- hoher thermischer Wirkungsgrad dank der Wirksamkeit des Kontakts zwischen Luft und Ausgangspartikel im Wirbelbett.
Außerdem hat die Vorrichtung einen einfachen Aufbau und ist somit wenig aufwendig und leicht zu warten.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung von Granulaten von verkaufsfähiger Größe aus Ausgangspartikeln kleinerer Größe durch Ablagerung auf diesen Ausgangspartikeln von aufeinanderfolgenden Schichten einer Vergrößerungssubstanz, die aus einer Substanz in geschmolzenem Zustand, im Lösungszustand oder im Dispersionszustand ausgewählt ist, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht,

a) daß ein Wirbelbett von Ausgangspartikeln erzeugt wird, das eine an einem Ende des Wirbelbetts gelegene Zone zur Speisung mit Ausgangspartikeln und eine am anderen Ende des Wirbelbetts gelegene Granulatabfuhrzone besitzt, wobei dieses Wirbelbett seitlich geneigt ist, so daß Ausgangspartikel vom oberen Teil des Wirbelbettes zum unteren Teil und von dort in eine an den unteren Teil des Wirbelbetts angrenzende Mulde abfließen,

b) daß ein Bunker zur Aufnahme der Granulate vorgesehen wird, der an den oberen Teil des Wirbelbetts angrenzt, jedoch von diesem, außer an der Stelle der Abfuhrzone, durch eine Sperrwand von geeigneter Höhe getrennt ist,

c) daß die in die Wanne fallenden Ausgangspartikel in Richtung auf die Sperrwand geschleudert werden, indem man sie eine Zone der Zerstäubung der Vergrößerungssubstanz durchqueren läßt, wobei die mit der zerstäubten Substanz beschichteten Ausgangspartikel auf den oberen Teil des Wirbelbetts fallen,

d) daß die auf die Ausgangspartikel durch Zerstäubung aufgebrachte Substanz durch Verfestigung der Substanz im geschmolzenen Zustand oder durch Kristallisierung der gelösten Substanz und/oder durch Beseitigung des flüssigen Mediums der auf diese Ausgangspartikel aufgebrachten Substanz im Lösungs- oder Dispersionszustand in eine feste Schicht umgewandelt wird, während die Ausgangspartikel vom oberen Teil des Wirbelbetts auf die Mulde zu strömen, indem zur Fluidisierung des Betts je nach Fall Kaltluft oder Heißluft verwendet wird, und daß die entstandenen, in die Mulde fallenden Granulate geschleudert werden, indem sie in Richtung auf die Abfuhrzone vorbewegt werden, wobei die Schleudergeschwindigkeit und die Schleuderrichtung so gewählt sind, daß die Granulate, die die verkaufsfähige Größe erreicht haben, zu ihrem größten Teil über die Sperrwand gelangen, um in den Bunker zu fallen, und daß die feineren Granulate zu ihrem größten Teil die Zerstäubungszone durchqueren und auf das Wirbelbett zurückfallen,

e) daß der Schritt d) an den nach jedem Schleudern auf das Wirbelbett herabfallenden Granulaten zahlreiche Male wiederholt wird,

f) daß die Granulate, die in den vorhergehenden Schritten die Sperrwand nicht passiert haben, über die Abfuhrzone des Wirbelbetts in den Bunker durchgelassen werden und

g) daß die während der Schritte d), e) oder f) im Bunker aufgenommenen Granulate einer Siebung unterzogen werden, um die Granulate mit verkaufsfähiger Größe von den anderen zu trennen.

2. Eine Vorrichtung zur Herstellung von Granulaten von verkaufsfähiger Größe aus Ausgangspartikeln kleinerer Größe durch Ablagerung auf diesen Ausgangspartikeln von aufeinanderfolgenden Schichten einer Vergrößerungssubstanz, die aus einer Substanz im geschmolzenen Zustand, im Lösungszustand oder im Dispersionszustand ausgewählt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

- einen Behälter (1), der in seinem oberen Teil mit einem Abzug (2) versehen ist und in dem vorgesehen sind:

- eine Einheit zur Bildung eines Wirbelbetts von zu granulierenden Ausgangspartikeln und in Herstellung begriffenen Granulaten, die eine perforierte, seitlich geneigte Sohle (3) und eine unter dieser Sohle gelegene Kammer (4) umfaßt, die mit kalter oder heißer Luft unter Druck gespeist ist,

- eine an den unteren Teil (3A) der Sohle angrenzende Mulde (6) zur Aufnahme der vom Wirbelbett herabfallenden Ausgangspartikel oder Granulate,

- einen Bunker (7) zur Aufnahme der Granulate, der längs des oberen Teils (3B) der geneigten Sohle angeordnet ist,

- wobei diese Einheit, diese Mulde (6) und dieser Bunker (7) den ganzen unteren Teil des Behälters einnehmen,

- eine Rinne (8) zur Speisung mit zu granulierenden Ausgangspartikeln, die an einem Ende der perforierten Sohle vorgesehen ist,

- eine Sperrwand (9) geeigneter Höhe, die zwischen dem oberen Teil der perforierten Sohle und dem Bunker vorgesehen ist und in Nähe des der Rinne entgegengesetzten Endes der perforierten Sohle unterbrochen ist,

- ein Rohr (13) zur Zerstäubung der Vergrößerungssubstanz, dessen Düsen (14) auf den oberen Teil (3B) der perforierten Sohle zu gerichtet sind und das unter dem Scheitel der Sperrwand angeordnet ist,

- Mittel zum Schleudern der in die Mulde fallenden Ausgangspartikel oder Granulate, wobei die Schleuderkraft und die Schleuderrichtung so gewählt sind, daß die Granulate, die die verkaufsfähige Größe erreicht haben, zu ihrem größten Teil über die Sperrwand gelangen, um in den Bunker zu fallen, und daß die kleineren Granulate zu ihrem größten Teil in die Zerstäubungszone des Zerstäubungsrohrs gelangen und auf das Wirbelbett zurückfallen, wobei sie sich in Richtung auf die Abfuhrzone vorbewegen, und

- Mittel (26) zum Sieben der vom Bunker aufgenommenen Granulate zum Zweck der Trennung der Granulate mit verkaufsfähiger Größe von den anderen.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleudermittel aus einer rotierenden Einheit (15) bestehen, die aus mehreren Gruppen (17) von Ablenkschaufeln (18) gebildet ist, die von einer Welle (16) mit verstellbarer Drehgeschwindigkeit getragen sind, wobei die Einheit senkrecht über der Mulde und so angeordnet ist, daß die Enden der Schaufeln während der Drehung der Welle in die Nähe der Wand der Mulde gelangen.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen Förderer (19) zur Abfuhr der Granulate aus dem Behälter umfaßt, der im unteren Teil der Mulde (6) vorgesehen ist.